红宝石激光器的原理是基于红宝石晶体的受激辐射现象。以下是红宝石激光器工作原理的详细解释:

  1. 红宝石晶体:红宝石是一种硬度非常高的矿物,其化学成分为氧化铝(Al2O3)。在红宝石晶体中,存在一个称为“杂质能级”的电子结构区域。这个区域的电子在特定的能量条件下可以从基态跃迁到激发态。

  2. 受激辐射条件:当红宝石晶体置于强激光场中时,晶体内的电子会受到激光光子的激发,从而被送入高能级。一旦电子从高能级返回到低能级,会释放出与入射激光光子同频率、同方向传播的光子,这一过程即为受激辐射。

  3. 激光输出:由于受激辐射产生的光子频率相同且相干的特性,大量光子在空间上叠加增强,形成一束高度相干、单色性强、方向性好的激光。这束激光从红宝石激光器中发射出来,经过调制器等光学元件后,就可以作为激光信号传输和应用。

  4. 可调性:通过改变激光工作条件(如泵浦功率、温度、频率等),可以调节红宝石激光器的输出波长和功率,使其适应不同的应用需求。

***红宝石激光器利用红宝石晶体的受激辐射原理产生高度相干、单色性强的激光输出。